内蒙古科技大学生产实习报告 - 图文

内蒙古科技大学实习设计说明书（实习论文）

第一章 校内实习

第一节 H桥双环直流调速系统

2.1.1 PWM直流调速的特点

自从控制电力电子器件问世，就产生了以脉冲宽度调制的高频开关

控制方式，从而形成了脉宽调制变换器-直流电动机调速系统，简称为直流脉宽调速系统（或者直流PWM调速系统）。直流PWM调速系统具有其他调速方式所不具备的几大特点：

1. 开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小； 2．直流PWM调速系统主电路线路简单，需用的电力电子器件少； 3．低速性能好，稳速精度高，调速范围广，可达到1:1000左右； 4．电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当

时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；

5．若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗

干扰能力强；

6．当直流电源采用不可控整流时，电网功率因数比相控整流器高；

2.1.2 本设计的主要内容

交流电通过单相桥式整流电路转换为电压恒定的直流电源，再经过直流PWM变换器得到可调的直流电压，给直流电动机供电。检测回路包括电流和转速检测，其中电流检测通过霍耳元件检测由A/D转化通道变为数字量送给单片机，转速检测用数字测速，实时检测电流和转速的大小，并有显示电流值和转速。通过按键确定设定值，与测量值进行比较判断。当检测值小于等于设定值时，通过改变PWM值调节转速。转速环、电流环均采用闭环，由软件控制，其中电流环为内环，电压环为外环，内环的采样周期小于外环的采样周期。

A自耦变压器B整流与滤波 图2-1

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在图2-1中，晶体管V1,V4是同时导通，同时关断的，V2、V3也是，但V1、V2、V3、V4不允许同时导通。否则电源Ud直通短路。设V1、V4同时导通T1秒后同时关断，间隔一定时间（为避免电源直通短路，该间隔时间称为死区时间）之后，再使V2、V3同时导通T2秒后同时关断，如此反复，则电枢端电压波形如图所示。由于0≤α≤1，Ua的范围是-Ud—+Ud，因而电机可以在正、反两个方向调速运转。由于V1、V4截止时，V2、V3并不能立即导通，因为在电枢电感释放储能的作用下，使V2、V3的c-e极承受着反压，所以需加上需流二极管为防止电压过大，加上过电压吸收电路。

第二节 水箱液位的控制

2.2.1本设计的工作原理

当水箱的液位小于设定值时，压力变送器检测到的信号小于设定值，设定值与反馈值的差就是PID调节器的输入偏差信号。经过运算后即输出控制信号给电动调节阀，使其开度增大，以使通道里的水流量变大，增加水箱里的储水量，液位升高。当液位升高到设定高度时，设定值与控制变量平衡，PID调节器的输入偏差信号为零，电动调节阀就维持在那个开度，流量也不变，同时水箱的液位也维持不变。

4-20ma液位变送器PID调节器250Ω 执行器被控对象24VDC图2-2 水箱液位定值控制系统一般有由电流传感器构成大电流反馈环。在

高精度液位控系统中，电流反馈是必不可少的重要环节。这里为了方便测量与观察反馈信号，通常把电流反馈信号转化为电压信号：反馈端输出端串接一个250Ω的高精度电阻。变送器采用两线制接法

2.2.2自动控制原理的介绍：

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自动控制（原理）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器，设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。自动控制系统主要由：控制器，被控对象，执行机构和变送器四个环节组成。下面就是以也为调节为例的液位调节器调节阀水箱液位单回路控制系统：如图所示，系统液位变送器信号箭头方图2-3向前进，最后又回到系统的起点，形成一个闭合回路，这种系统叫做闭环控制系统。在此系统中，系统的输出信号是被控参数，它通过传感器再返回输入端与设定值比较，这种将系统的输出信号引回到输入端的过程叫做反馈。选择单回路闭环控制系统即可满足控制要求框图如2-3。 第三节 变频器控制三相鼠笼式异步电机

2.3.1鼠笼式三相交流异步电动机变频调速系统的组成

1、鼠笼式电机

电动机的定子上为三相镶嵌式分布绕组，转子为笼式的导条（因该导条形状与鼠笼相似，所以又称鼠笼式异步电动机）。电动机在定子绕组加三相交流电后，会形成旋转磁场，其转子上的闭合的导条会因为切割定子磁场的磁力线而感应出电动势和电流，而带电（电流）的导体在磁场中就会产生运动，这样电动机转子就旋转起来了。

2、变频器部分

把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC）。变频器同时改变输出频率与电压，也就是改变了电机运行曲线上的n0，使电机运行曲线平行下移。因此变频器可以使电机以较小的启动电流，获得较大的启动转矩，即变频器可以启动重载负荷。变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能，应用了现代的科学技术。

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3、可编程控制器(PLC)部分

多种CPU模块、最多扩展7个模块，最多248点数量I/O口和38路模拟量I/O，最多6个12种工作模式的高速计数器，2个点高速脉冲发生器，PID调节控制面板。 PLC的特点：

1、 先进的程序结构； 2、 灵活的寻址方法；

3、 功能强大、使用方便的编辑软

件。

4、 简化复杂编辑任务的向导功能；

5、 丰富的配套人机界面；

6、 强大的通讯功能。

2.3.2变频调速系统的闭环控制方案

可编程控制器PLC接收4～20mA的转速给定信号和转速反馈信号,A/D转换变成12位数字信号,然后在PLC主机内完成PI运算,经D/A转换器输出0～20mA电流信号,在逆变器内部,把该信号对映变成不同频率、不同电压的交流信号控制交流电机的转速,最后用永磁测速发电机

和有源隔离变换器等完NRK(1+1/TS)K成速度反馈,形成闭环控制系统。如图2-4所示：

K

SSPiSP 图2-4

KP是控制器比例系数,TI是控制器积分时间常数,R(S)是速度给N(S)是转速输出,KS是变频器、电机等在快变系统中等效的放大系数,KF 是测速机和隔离变换器等构成的等效反馈系数。

第四节

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炉温的控制